2027届高三物理一轮复习讲义：（提高班）（知识点+模拟分类+真题分类）专题十七 近代物理

该高中物理讲义聚焦近代物理高考核心考点，涵盖光电效应、原子结构、原子核衰变及核能四大模块，按概念规律应用逻辑梳理知识体系。通过考点精讲、方法归纳、真题演练三环节，帮助学生构建从微观粒子到核反应的认知框架，突破光电效应方程、能级跃迁等难点。 讲义以科学思维与科学探究为导向，创新设计Uc-ν图像分析、能级跃迁模型建构等教学活动，结合2025-2026年高考真题分层训练。通过实验电路解读培养科学推理能力，利用半衰期计算强化模型应用，助力学生高效掌握高频考点，为教师把控复习节奏提供精准指导。

专题十七 近代物理 知识点1　光电效应 1. 基本概念 (1) 光电效应现象：光照射到金属板上，有电子从金属板表面逸出的现象。 这些电子又称为“光电子”，其本质是电子，带负电。 (2) 逸出功：光电子从金属板表面逸出时，克服阻力做的功叫逸出功，逸出功的大小只由金属材料决定。 (3) 光电效应方程： 由爱因斯坦提出，其中为普朗克常量，为光的频率。 (4) 截止频率（极限频率） 1　 定义：恰好能使金属板发生光电效应时入射光的频率。 2　 大小： 3　 推导： ，可得。 (5) 发生光电效应的条件：入射光频率不小于截止频率，即。 2. 光电效应电路解读 (1) 电路图 1　 电压表测量对象：A、K两极板间电压，由a、b两点电势差决定。 2　 电流表测量对象：光电流的大小。（光电流指的是光电子定向移动形成的电流） 3　 用光照射K板，若K板能发生光电效应，在图示状态下，此时电流表有示数。 4　 滑动变阻器：左侧接电源负极，电势低；右侧接电源正极，电势高。 (2) 加正向电压 1　 正向电压：光电子在两板间做加速运动。 K板电势低于A板电势，即k板带负电，A板带正电。 2　 效果：对光电流有促进作用（↑）。 3　 饱和光电流：正向电压增大（滑片向右移）时，电流表示数增大，但最终会趋于 一个稳定值，这个稳定值称为饱和光电流。 4　 饱和光电流的大小只与光照强度有关，光照强度越大，饱和光电流越大。 (3) 加反向电压 1　 反向电压：光电子在两板间做减速运动。 K板电势高于A板电势，即K板带正电，A板带负电。 2　 效果：对光电流有抑制作用（↓）。 3　 遏止电压（Uc）：反向电压增大（滑片向左移）时，电流表示数减小。 当电流表示数恰好减为0时，此时的电压称为遏止电压。 4　 电流表示数恰好为0，说明恰好没有光电子能够到达A板，即到达A板前恰好减速为0。 可对光电子列动能定理：，即。 5　 遏止电压的大小：，只与光照频率、金属板材料有关。 (4) 光电效应中电流表无示数的原因 1　 未发生光电效应，即入射光频率小于截止频率。 2　 发生了光电效应，但所加电压为反向电压且电压值不小于遏止电压，光电流被完全抑制。 知识点2 原子结构 1. 对原子结构的探究 (1) 汤姆生：通过阴极射线管发现电子，提出“枣糕”模型； (2) 卢瑟福 1　 通过粒子散射实验，提出核式结构模型； 2　 通过粒子轰击氮原子核，发现质子，预言中子的存在。本次试验是人类历史上首次实现人工核转变。 (3) 査德威克：证实中子存在。 (4) 玻尔：提出玻尔理论，包含轨道假设和能级假设。 2. 氢原子的跃迁 (1) 基本概念 1　 定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些能量状态称为定态。 2　 基态：能量最低的状态（n=1）叫做基态。 3　 激发态：除基态之外，其他能量状态统称为激发态，具有不稳定性，原子会自发地向基态转变。 4　 轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动一一对应。原子的定态是不连续的，所以电子绕核运动的可能轨道也是不连续的。 5　 跃迁：原子由一种定态向另一种定态转变的过程叫做跃迁。 (2) 氢原子从低能级向高能级跃迁 1　 方式：吸收光子或者实物粒子的能量。 2　 吸收光子的能量： 3　 吸收实物粒子的能量： 4　 氢原子向高能级跃迁时，电子轨道半径变大，动能变小，电势能变大，总能量变大。 (3) 氢原子从高能级向低能级跃迁 1　 方式：辐射光子。 2　 辐射光子的能量： 3　 产生的光子种类： 若有一群处于n能级的氢原子向低能级跃迁，最多能产生 种不同频率的光； 若有一个处于n能级的氢原子向低能级跃迁，最多能产生种不同频率的光。 知识点3 原子核衰变 1. 基本概念 (1) 天然放射现象：原子核不稳定，会自发的放出α射线或β射线的现象，说明原子核内部存在复杂结构。 该现象由贝克勒尔发现。 (2) 放射性：物质发射某种看不见的射线的性质。 (3) 放射性元素：具有放射性的元素。 (4) α粒子：本质是氦原子核，符号，带2个单位正电荷。 (5) β粒子：本质是电子，符号，带1个单位负电荷。 (6) 质子：符号，带1个单位正电荷。 (7) 中子：符号，不带电。 2. α衰变 (1) 定义：原子核自发放出α粒子。 (2) 衰变方程：,不可以写为“=”，质量不守恒。 (3) 本质方程：。 每发生一次α衰变，原子核就会失去两个质子、两个中子，在元素周期表中的位置会向前移两位。 3. β衰变 (1) 定义：原子核自发放出β粒子。 (2) 衰变方程：,不可以写为“=”，质量不守恒。 (3) 本质方程：，电子逃离原子核，所以β衰变放出的电子来源于核内。 每发生一次β衰变，原子核就会失去一个中子，得到一个质子，在元素周期表中的位置会向后移一位。 4. 半衰期 (1) 定义 ：某种元素的大量原子核有半数发生衰变所需的时间。 (2) 意义：每经过一次半衰期，剩余该元素原子核质量变为原来的一半。 (3) 特别注意 1　 半衰期只针对大量原子核有意义，即描述它的量只能用g或者mol作为单位；以个计数，不算大量。 2　 原子核半衰期只由其内部结构决定，与其所处的物理、化学状态无关（如：温度，化合物类别）。 知识点4 核能 1. 结合能 (1) 定义：核子结合成原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量。 (2) 比结合能 1　 定义：结合能和核子数的比值，也称平均结合能； 2　 意义：比结合能越大，原子核越稳定。 2. 重核裂变（链式反应） (1) 定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击，分裂成几个质量数较小的原子核的过程。 (2) 反应方程：（不唯一） (3) 应用：原子弹、核力发电 3. 轻（氢）核聚变（热核反应） (1) 定义：两个轻核结合成质量较大的原子核的反应过程。 (2) 反应方程：（唯一） (3) 应用：氢弹、太阳上的核反应 4. 爱因斯坦质能方程 5. 核转变和结合能 不论是α衰变、β衰变、核裂变还是核聚变，生成的新核比结合能一定大于旧核。在整个过程中，质量数守恒，电荷数守恒，但是质量不守恒，要发生质量亏损，放出能量。 1、 光电效应 1．（2026·山西忻州·模拟预测）如图甲所示，光电管阴极为某金属材料，实验小组通过图甲中的电路来探究该金属的遏止电压与入射光频率的关系，并作出了的关系图像如图乙所示。已知普朗克常量，下列说法正确的是（    ） A．图甲中端应与电源的正极相连 B． C．用能量子为的光照射阴极，金属上会有光电子逸出 D．用频率为的光照射阴极，当电压表示数为时，电流表示数为0 【答案】D 【详解】A．测量遏止电压时，光电管两端应加反向电压，即阳极接低电势，阴极接高电势。由图甲可知，光电管左端极板（阳极）接在变阻器左端（与端相连），右端极板（阴极）接在滑片上。若要使，则滑片电势应高于变阻器左端电势，故电流应从流向，即端接电源正极，端接电源负极，故A错误； B．根据爱因斯坦光电效应方程， 可得 由图乙可知，纵轴截距为，即，解得逸出功 当时，，则，解得，故B错误； C．由B选项分析可知金属的逸出功。当入射光能量时，因，不能发生光电效应，金属上不会有光电子逸出，故C错误； D．当入射光频率为时，根据光电效应方程，光电子的最大初动能 对应的遏止电压 实验探究遏止电压，电压表测量的是反向电压，当电压表示数为时，反向电压，光电子无法到达阳极，电路中电流为0，故D正确。 故选D。 2.（2026·浙江绍兴·三模）图甲是研究光电效应的实验电路图，其中阴极接滑动变阻器的中点，阳极接滑动变阻器的滑臂。用各种频率的单色光照射金属，得到如图乙所示的图像。已知，，，则（　　） A．滑臂向端移动才可能使电流表示数为0 B．入射光子的波长应大于 C．该金属的逸出功为 D．电压表示数时，若入射的单色光，产生光电子的德布罗意波长一定小于 【答案】C 【详解】A．要使电流表示数为0，需要给光电管加反向电压（阳极电势低于阴极电势）。由电路结构可知，接滑动变阻器中点，接滑臂，故电势， 滑臂向移动时，的电势高于，加正向电压，光电子被加速向运动，电流不可能为0；滑臂向移动时，电势低于，加反向电压，反向电压足够大时，电流可减小为0， 故A错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程 又 联立可得 当时，对应的频率为发生光电效应的极限频率，由图可知该极限频率 代入方程 解得该金属的逸出功为，故C正确； B．对于能发生光电效应要求入射光频率 对应波长 代入 解得 即入射光子波长应小于等于才能发生光电效应，故B错误； D．根据爱因斯坦光电效应方程 代入， 解得光电子的最大初动能 光电子最大动量满足 代入数据，解得 电子的德布罗意波波长满足 可知电子的动量越大，对应的德布罗意波的波长越短，最短的德布罗意最短波长 故所有光电子波长都大于，故D错误。 故选C。 3．（2026·湖南长沙·二模）1887年，赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的间隙如果受到光照，就更容易产生火花，这就是最早发现的光电效应，这一现象引起许多物理学家的关注和研究，并得出了许多规律，但是按照光的电磁理论，唯一能够解释的是（　　） A．不管光的强度如何，只要光的频率足够大，电子都可以获得足够能量从而逸出表面，即存在截止频率 B．对于一定频率的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多 C．入射光的频率越大，光电子的初动能越大，所以遏止电压与入射光的频率有关 D．无论入射光的强度怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流，即光电效应几乎是瞬时发生的 【答案】B 【详解】光的电磁理论核心观点为：光是一种电磁波，能量是连续分布的，能量大小仅由光的强度决定，电子从电磁波中吸收能量需要时间积累。 A．截止频率的存在说明只有光频率高于某一阈值时才能产生光电效应，与光强无关，和电磁理论“能量仅由光强决定”的观点矛盾，无法解释，故A错误； B．电磁理论认为光强越大，光携带的总能量越高，单位时间能提供的能量越多，因此单位时间发射的光电子数越多，可解释该规律，故B正确； C．光电子初动能随入射光频率增大而增大，说明光的能量和频率相关，和电磁理论“能量仅由光强决定”的观点矛盾，无法解释，故C错误； D．光电效应的瞬时性说明光能量不需要积累即可被电子吸收，和电磁理论的“电子从电磁波中吸收能量需要时间积累”的观点矛盾，无法解释，故D错误。 故选B。 4．（25-26高三下·山西太原·阶段检测）某金属在一束波长为的单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．单色光的频率为 B．单色光的光子能量为 C．金属的逸出功为 D．金属的极限频率为 【答案】C 【详解】A．先明确核心公式：光速与波长、频率的关系 光子能量公式 光电效应方程 极限频率满足（为金属逸出功，为极限频率） 由得单色光频率，故A错误； B．光子能量故B错误； C．根据光电效应方程变形得，故C正确； D．极限频率，故D错误。 故选C。 5．（2026·四川绵阳·一模）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（     ） A．逸出光电子的最大初动能为 B．从跃迁到放出的光子，动量最小 C．有3种频率的光子，能使金属钠产生光电效应 D．用光子能量为10.2 eV的光照射时，不能使处于基态的氢原子电离 【答案】D 【详解】A．大量处于的激发态的氢原子在向低能级跃迁时放出种不同频率的光子，其中能量最大的光子能量为 则用这种光子照射逸出功为的金属钠，逸出光电子的最大初动能为，A错误； B．从跃迁到放出的光子，能量最大，根据，可知动量最大，B错误； C．因，， 可知有2种频率的光子，能使金属钠产生光电效应，C错误； D．要想使处于基态的氢原子电离需要的最小能量为13.6eV，则用光子能量为10.2 eV的光照射时，不能使处于基态的氢原子电离，D正确。 故选D。 6.(多选)（2026·陕西咸阳·模拟预测）如图所示是工业生产中大部分光电控制设备（如夜亮昼熄的路灯）用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成。当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是（     ）。 A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大 B．增大绿光照射强度，电路中的光电流增大 C．改用波长比绿光波长长的光照射光电管阴极K时，电路中可能有光电流 D．改用频率比绿光频率高的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流 【答案】BCD 【详解】A．光电效应满足爱因斯坦光电效应方程 其中，光电子的最大初动能只与入射光频率有关，与光照强度无关。 故A错误； B．绿光已经能发生光电效应，增大绿光照射强度，单位时间逸出的光电子数增多，所以光电流增大。 故B正确； C．改用波长比绿光波长长的光照射光电管阴极K时，该光的频率虽然比绿光低，但是如果仍然不低于极限频率，则仍然满足光电效应发生的条件，所以电路中仍然可能有光电流。 故C正确； D．绿光已经能发生光电效应，说明绿光的频率已经大于极限频率，那么改用频率比绿光频率高的光照射光电管阴极K时，则一定满足光电效应发生的条件，所以电路中一定有光电流。 故D正确。 故选BCD。 7．（2026·江苏扬州·模拟预测）如图为氦离子（He+）的能级示意图，一群处于n=2能级的He+在向低能级跃迁过程中向外发出光子，照射到金属钨的表面。已知钨的逸出功为4.54eV。求： (1)处于n=2能级的He+自发跃迁发出光子的能量E； (2)从钨板表面逸出光电子的最大初动能Ek。 【答案】(1)40.8eV (2)36.26eV 【详解】（1）根据跃迁条件可得处于n=2能级的He+自发跃迁发出光子的能量为 （2）根据爱因斯坦光电效应方程可得 代入数据解得 8．（2026·江苏镇江·一模）如图所示，光电管的阴极用某种金属制成，闭合开关S，用发光功率为的激光光源直接照射阴极时，产生了光电流。移动变阻器的滑片，当光电流恰为零时，电压表的示数为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为，电子电荷量为，真空中的光速为，求： (1)激光的光子频率； (2)激光光源单位时间内产生的光子数。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据爱因斯坦光电效应方程有 又 解得激光的光子频率 （2）设激光光源单位时间内产生的光子数，有 可得 2、 原子结构 1．（2026·河北衡水·模拟预测）下列关于原子和原子核的说法正确的是（     ） A．贝克勒尔发现天然放射现象，其中射线来自原子最外层的电子 B．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的 C．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子的核式结构模型 D．汤姆孙发现电子使人们认识到原子内部是有结构的 【答案】D 【详解】A．射线来自原子核内中子衰变产生的电子，不是原子最外层电子，故A错误； B．密立根油滴实验的核心成果是测定了元电荷的电荷量，电子轨道不连续属于玻尔原子模型的观点，故B错误； C．卢瑟福凭借粒子散射实验提出核式结构模型，阴极射线的相关研究由汤姆孙开展，故C错误； D．汤姆孙通过阴极射线实验发现电子，证明原子内部存在复杂结构，故D正确。 故选D。 2.（2026·天津宝坻·三模）下列说法正确的是（     ） A．电子的发现说明原子核具有内部结构 B．α粒子散射实验表明原子核的体积很小 C．β衰变放出的电子说明原子核内存在电子 D．核反应前后电荷数守恒且质量守恒 【答案】B 【详解】A．电子的发现说明原子可再分、存在内部结构，天然放射现象才证明原子核具有内部结构，故A错误； B．α粒子散射实验中绝大多数α粒子沿原方向运动，仅极少数发生大角度偏转，说明原子中心的原子核体积占原子总体积极小，故B正确； C．β衰变放出的电子是原子核内中子转化为质子时产生的，本质为，原子核内不存在电子，故C错误； D．核反应前后电荷数守恒、质量数守恒，反应存在质量亏损，静质量不守恒，故D错误。 故选B。 3．（2026·天津北辰·二模）下列实验或现象中，揭示了原子核具有内部结构的是（　　） A．汤姆孙发现电子 B．卢瑟福的α粒子散射实验 C．光电效应实验 D．发现天然放射现象 【答案】D 【详解】A．汤姆孙发现电子说明原子具有可分性、存在内部结构，并未涉及原子核的内部构成，故A错误； B．卢瑟福α粒子散射实验仅提出了原子的核式结构模型，证实了原子核的存在，没有揭示原子核自身有内部结构，故B错误； C．光电效应实验验证了光的粒子性，和原子核内部结构无关联，故C错误； D．天然放射现象是原子核自发放出射线的现象，说明原子核本身可发生变化、具有内部复杂结构，故D正确。 故选D。 4．（2026·北京昌平·二模）α粒子散射实验现象揭示了（　　） A．电子的存在 B．原子的核式结构 C．质子的存在 D．原子核可以再分 【答案】B 【详解】卢瑟福根据α粒子散射实验中极少数粒子发生大角度偏转的现象，提出了原子的核式结构模型，该实验揭示了原子的核式结构。 故选B。 5．（2026·山东青岛·三模）卢瑟福及其团队通过粒子散射实验构建起原子的核式结构模型，该实验还可以估算金原子核的半径。如图为粒子散射图景，已知放射源发出的粒子初动能为，粒子在金原子核所产生电场中具有的电势能，式中为粒子到金原子核中心的距离，由此估算金原子核半径为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】粒子靠近金原子核过程中只有电场力做功，动能与电势能之和守恒。当正对金原子核运动的粒子到达最近距离时，动能全部转化为电势能，此时的最近距离可近似认为是金原子核的半径。已知， 根据能量守恒，初动能全部转化为电势能，满足 解得金原子核半径的估算值为 故选B。 6．（2026·湖南衡阳·模拟预测）下列说法正确的是（     ） A．卢瑟福的α粒子散射实验说明原子核有复杂的结构 B．玻尔认为氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径是连续的 C．普朗克测量了光电效应中几个重要的物理量，为爱因斯坦的光电效应理论提供了直接的实验证据 D．我国物理学家吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性 【答案】D 【详解】A．卢瑟福的粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，天然放射现象的发现才说明原子核具有复杂结构，故A错误； B．玻尔理论认为氢原子核外电子的轨道是量子化的，轨道半径是不连续的特定值，故B错误； C．密立根通过实验测量了光电效应的相关物理量，为爱因斯坦的光电效应理论提供了直接实验证据，普朗克的贡献是提出能量子假说，故C错误； D．我国物理学家吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性，故D正确。 故选D。 7.（2026·贵州·模拟预测）2025年，我国首次实现空间碱土金属原子的激光冷却，为高精度空间光学钟的研制提供了坚实基础。已知某原子吸收激光光子后从能量为的基态跃迁到能量为的激发态，激发态的原子会自发辐射回到基态，则原子从能量为的激发态跃迁到能量为的基态释放的光子的波长为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据玻尔跃迁理论，原子从高能级向低能级跃迁时，释放光子的能量等于两能级的能量差，即 光子能量满足关系（其中为普朗克常量，为光速，为光子波长） 联立两式可得 解得 故选C。 8．（2026·湖北武汉·模拟预测）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（     ） A．有种频率的光子能使金属钠产生光电效应 B．跃迁到放出的光子动量最大 C．逸出光电子的最大初动能为12.09eV D．处于的氢原子至少需要吸收的光子才能电离 【答案】B 【详解】A．大量处于的氢原子向低能级跃迁，可放出3种不同能量的光子，跃迁方式分别为、、 对应的能量分别为，， 其中能量大于的光子能使金属钠发生光电效应，故有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应，故A错误； B．根据，，   得，即能量越大的光子动量越大，跃迁到放出的光子能量最大，所以动量也最大，故B正确； C．跃迁到放出的光子被吸收时，逸出的光电子初动能最大，故逸出光电子的最大初动能为，故C错误； D．处于的氢原子电离需要吸收的光子能量至少为，故D错误。 故选B。 9．（2026·河北衡水·模拟预测）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c，下列说法正确的是（     ） A．用同一装置做单缝衍射实验，三种频率为、、的光中频率为的光中央亮条纹最宽 B．若氢原子从能级跃迁至能级，辐射出光子的频率 C．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为 D．频率为的光，其动能为 【答案】C 【详解】A．根据玻尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射光子的能量等于能级差，即 由能级示意图可知，，因此光子频率关系为。单缝衍射实验中，波长越长，中央亮条纹越宽。 由可知，频率越大，波长越短，故对应的波长最短，中央亮条纹最窄，故A错误； B．氢原子从能级跃迁至能级时，需吸收能量，而非辐射光子，故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能为 对于： 对于： 两者之差为 由能级跃迁关系可知，，则 又因为，故，故C正确； D．光子的能量为，由光子动量公式 可得，光子动能公式为为光子质量，此处应为光子动量对应的等效质量 代入得，故D错误。 故选C。 三、原子核 1.（2026·湖北十堰·三模）庆祝中国海军成立77周年宣传片中，“19岁的何剑”引起大家关注，这预示着中国第一艘核动力航母即将问世。目前核动力航母使用的核反应材料主要是铀，其反应方程为：以下说法中正确的是（     ） A．该反应属于原子核的衰变 B．式中的x是质子 C．该反应也叫热核反应 D．和的比结合能比的大 【答案】D 【详解】A．该反应是裂变反应，故A错误； B．式中是，故B错误； C．聚变反应也叫热核反应，而不是裂变反应，故C错误； D．该反应放出能量，故生成物的比结合能比反应物的大，故D正确。 故选D。 2．（2026·江苏扬州·模拟预测）2025年3月，我国科学家发布全球首款基于碳-14同位素的核电池“烛龙一号”的样机。碳-14的衰变方程为，其半衰期约为5730年。下列说法正确的是（     ） A．衰变的实质为 B．的比结合能大于 C．该衰变过程吸收能量 D．若核电池中的碳-14含量变为原来的25%就不能正常供电，则该电池的使用寿命约为2865年 【答案】A 【详解】A．衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，电子释放出来，反应方程为，故A正确； B．原子核衰变是自发进行的，生成的新核比原来的核更稳定，比结合能越大原子核越稳定，所以的比结合能大于的比结合能，故B错误； C．核衰变过程存在质量亏损，会释放核能，故C错误； D．根据半衰期公式 当剩余含量为原来的即时，有 解得年，故D错误。 故选A。 3.（2026·福建福州·模拟预测）“钴60”（）衰变时释放的射线，广泛应用于工业、农业、医疗、科学研究和教育等领域。已知钴60的衰变方程为，下列说法正确的是（     ） A．X来自钴60原子核外 B．X比射线电离能力弱 C．40个“钴60”原子核，经过2个半衰期还剩10个 D．核的平均结合能比小 【答案】D 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，可得X的电荷数为，质量数为，即X是（β射线，电子）。β衰变释放的电子来自原子核内部，是中子转化为质子时的产物，并非原子核外电子，故A错误； B．三种射线电离能力排序为，X为β射线，电离能力强于γ射线，故B错误； C．半衰期是描述大量原子核衰变的统计规律，对于少量原子核，衰变是随机事件，无法确定经过2个半衰期后剩余的原子核数量恰好为10个，故C错误； D．平均结合能越大，原子核越稳定。该衰变释放能量，说明生成物更稳定，平均结合能更大，即核的平均结合能比小，故D正确。 故选D。 4．（2026·甘肃嘉峪关·二模）关于下面四个装置说法正确的是（     ） A．实验可以说明粒子的贯穿本领很强 B．实验现象可以用爱因斯坦的质能方程解释 C．是利用射线来监控金属板厚度的变化 D．进行的是核裂变反应 【答案】D 【详解】A．图是粒子散射实验，卢瑟福根据实验现象提出了原子的核式结构，故A错误； B．图是实验室光电效应的实验，该实验现象可以用爱因斯坦的光电效应方程解释，故B错误； C．三种射线穿透能力排序为：射线<射线<射线，射线穿透能力极弱，完全无法穿过金属板，厚度变化不会引起透过射线的强度变化，不能监控金属板厚度，实际工业中用穿透能力适中的射线完成该工作，故C错误； D．装置是核反应堆的结构，进行的是核裂变反应，故D正确。 故选D。 5.(多选)（2026·天津河西·模拟预测）2025年6月26日，中国科学院主导的国际合作空间科学卫星“天关”成功捕捉到一个编号为的转瞬即逝的宇宙射线信号。射线是原子核外电子跃迁产生的，下列说法正确的是（    ） A．核反应是衰变 B．射线和射线都是电磁波，但它们的产生机理不同 C．射线是高速电子流，其穿透能力比射线强 D．在云室中，能清晰看到、、射线的径迹 【答案】BC 【详解】A．该反应是轻核聚变反应，α衰变是单个原子核自发释放α粒子（氦核）的衰变过程，本质不同，故A错误； B．射线和X射线都属于电磁波，射线由原子核能级跃迁产生，X射线由原子核外电子跃迁产生，二者产生机理不同，故B正确； C．β射线是原子核内中子衰变产生的高速电子流，穿透能力远强于α射线，故C正确； D．射线不带电，电离能力极弱，在云室中无法留下清晰径迹，故D错误。 故选BC。 3、 一、光电效应 1．（2026年高考云南卷物理高考真题（网络收集版））云南省锡、铟等有色金属储量丰富。已知锡和铟的逸出功分别为和，若用光子能量为的紫外线分别照射这两种金属，则（     ） A．只有锡能发生光电效应 B．只有铟能发生光电效应 C．锡和铟都能发生光电效应 D．锡和铟都不能发生光电效应 【答案】B 【详解】光电效应的发生条件为：入射光子的能量大于等于金属的逸出功，即时可发生光电效应。 锡的逸出功，不满足光电效应发生条件，锡不能发生光电效应； 铟的逸出功，满足光电效应发生条件，只有铟能发生光电效应。 故选B。 2．（2026年高考湖北卷物理高考真题（网络收集版））光伏产业已发展成为我国新能源三大名片之一。太阳能电池发电时，材料原子中的电子被光子激发（这也是一种光电效应），激发后的电子向电池负极移动、形成一个持续的电动势。关于太阳能电池，下列说法正确的是（   ） A．任何频率的光均可使太阳能电池发电 B．太阳光的能量可以全部转化为电池的电能 C．太阳能电池在多云的白天，仍然可以发电 D．太阳能电池发电的功率与太阳光的照射方向无关 【答案】C 【详解】已知光电效应方程为，其中逸出功，为材料的极限频率。 A．只有入射光频率时，才能激发出光电子实现发电，低于极限频率的光无法产生光电效应，故A错误； B．太阳能电池的光电转化效率远小于100%，太阳光的能量会有部分转化为内能等其他形式的能量，不可能全部转化为电能，故B错误； C．多云的白天仍有频率满足要求的太阳光透过云层照射到电池板，可发生光电效应，因此仍然可以发电，故C正确； D．设垂直于光传播方向的光强为，太阳光入射方向与电池板法线的夹角为θ，则电池板单位面积接收的光功率为，θ不同时接收的光功率不同，发电功率也不同，因此发电功率与照射方向有关，故D错误。 故选C。 3．（2025年高考浙江卷（6月）物理真题）光子能量，式中是光子的频率，h是普朗克常量。h的单位是（　　） A． B． C． D．m 【答案】A 【详解】根据公式，能量的单位是焦耳（），频率的单位是赫兹（，即）。因此，普朗克常量的单位为 故选A。 4（2025年高考广西卷物理真题）已知金属铷、钾、钠、钙的逸出功分别为2.13eV、2.25eV、2.29eV、3.20eV．用光子能量为2.20eV的单色光照射这些金属的表面，能逸出光电子的金属是（   ） A．铷 B．钾 C．钠 D．钙 【答案】A 【详解】当光子的能量大于金属的逸出功时就能发生光电效应，可知能量是2.20eV的光子分别照射到四种金属板上，会发生光电效应的金属板是铷。 故选A。 5.（多选）（2026年高考河南卷物理高考真题（网络收集版））不同材料的金属板M、N的逸出功分别为和。用波长为的光照射，M、N均能发生光电效应，出射光电子的最大初动能分别为和；改用波长为的光照射，仅M能发生光电效应，出射光电子的最大初动能为。则（     ） A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】A．波长为的光照射时，仅M能发生光电效应，说明、 可得 ，故A正确； B． 波长为的光照射时，N也能发生光电效应，说明 结合 可得 化简得，故B错误； C．波长为的光照射时，， 已知 因此，故C错误； D．根据爱因斯坦光电效应方程， 因为 所以，故D正确。 故选AD。 6.（2025年高考江苏卷5，12，15题）江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为，普朗克常量为h。 (1)求该金属的截止频率； (2)若频率为的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意，由光电效应方程有 当时，可得该金属的截止频率 （2）根据题意，由光电效应方程可得，光电子的最大初动能为 二、原子结构 7．（2026年高考江苏卷物理高考真题（网络收集版））氢原子基态轨道的能量为E1，激发态轨道的能量为E2，已知普朗克常量为h。则电子从该激发态跃迁至基态轨道释放的光子频率为（   ） A．E1 B．E2 C． D． 【答案】D 【详解】根据玻尔跃迁理论，氢原子从高能级（激发态）跃迁至低能级（基态）时，释放光子的能量等于两能级的能量差，即 再结合光子能量与频率的关系 联立可得光子频率 故选D。 8．（2025年高考浙江卷（6月）物理真题）一束粒子撞击一静止的金原子核，它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆。已知静电力常量，元电荷，金原子序数为79，不考虑粒子间的相互作用，则（　　） A．沿轨迹1运动的粒子受到的库仑力先做正功，后做负功 B．沿轨迹2运动的粒子到达P时动能为零、电势能最大 C．位于图中虚线圆周上的3个粒子的电势能不相等 D．若粒子与金原子核距离为，则库仑力数量级为 【答案】D 【详解】A．沿轨迹1运动的粒子受到的库仑力先做负功，后做正功，A错误； B．沿轨迹2运动的粒子因为做曲线运动，则到达P时动能不为零，因距离原子核最近，则电势能最大，B错误； C．位于图中虚线圆周上各点的电势都相等，可知虚线圆周上的3个粒子的电势能相等，C错误； D．若粒子与金原子核距离为，则根据库仑定律可知库仑力 即数量级为，D正确。 故选D。 9．（2025年高考重庆卷物理真题（1-11，15题））在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为P。普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．光子的波长为 B．该原子吸收光子后质量减少了 C．该原子吸收光子后德布罗意波长为 D．一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态 【答案】C 【详解】A．光子能量公式为 解得波长 ，故A错误； B．原子吸收光子后，能量增加 ，根据质能方程 ，质量应增加而非减少，故B错误； C．德布罗意波长公式为 ，题目明确吸收后原子动量为 ，因此波长为 ，故C正确； D．吸收光子跃迁需光子能量严格等于能级差。波长更长的光子能量更低（），无法满足跃迁条件，故D错误。 故选C。 10．（2025年高考甘肃卷物理13、15试题）利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。离子相对基态的能级图（设基态能量为0）如图所示。用电子碰撞离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为，则离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为（　　） A．能级 B．能级 C．能级 D．能级 【答案】C 【详解】根据题意可知，用能量为的电子碰撞离子，可使离子跃迁到能级和能级，由 可知，波长最长的谱线对应的跃迁为能级。 故选C。 三、原子核 11．（2026年高考江苏卷物理高考真题（网络收集版））已知某种元素的半衰期为39万年，一群该元素对应的粒子的原始质量为m0，经历13万年后该粒子的质量剩余m1，则下列关于剩余的该粒子质量随时间变化的图像正确的是（   ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据半衰期公式 这是一个以为底的指数函数，图像是一条单调递减、下凸的曲线。且由题知元素的半衰期T = 39万年，则39万年时 故选A。 12.（2026年高考湖北卷物理高考真题（网络收集版））2025年6月，我国成功掌握商用堆生产钇90（）玻璃微球的技术，可实现批量化生产。在核反应堆中，由核反应生成、则（   ） A．X是质子 B．X是电子 C．a = 90 D．b = 0 【答案】D 【详解】核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒，对反应式分析如下 由质量数守恒a＋1 = 90 解得a = 89 由电荷数守恒39＋b = 39 解得b = 0 可知X是中子。 故选D。 13．（2026年高考湖南卷物理高考真题（网络收集版））关于原子核衰变，下列说法正确的是（   ） A．原子核发生α衰变时，电荷数增大 B．原子核发生α衰变时，质量数增大 C．衰变产生的α粒子穿透能力强，可以穿透几厘米厚的铅板 D．理论研究表明，（氡核）可能在一次衰变过程中放出两个α粒子，则其衰变方程为 【答案】D 【详解】A．α衰变放出的α粒子为，衰变过程电荷数守恒，因此母核电荷数减少2，而非增大，故A错误； B．α粒子质量数为4，衰变过程质量数守恒，因此母核质量数减少4，而非增大，故B错误； C．α粒子电离能力强、穿透能力极弱，一张白纸即可将其挡住，穿透能力强、可穿透几厘米厚铅板的是γ射线，故C错误； D．衰变方程满足电荷数守恒和质量数守恒：左边电荷数为86，右边2×2＋82 = 86；左边质量数为216，右边2×4＋208 = 216，守恒关系成立，故D正确。 故选D。 14．（2026年高考陕晋青宁卷物理高考真题（网络收集版））正电子 与电子湮灭产生的光子是探测中微子的重要信号。一个静止的正电子与一个静止的电子湮灭转化为两个光子，该过程动量和能量都守恒。已知正电子与电子的质量均为，光速为，普朗克常量为，则这两个光子（     ） A．总能量为 B．频率均为 C．总动量为 D．波长均为 【答案】B 【详解】静止的正电子和电子总静能为，总动量为0，湮灭过程满足能量守恒和动量守恒，因此两个光子总能量为，总动量为0，两光子反向运动，每个光子的能量、动量大小均相等，单个光子能量为，动量大小 A．两个光子总能量等于正负电子总静能，并非，故A错误； B．单个光子能量满足，解得频率，故B正确； C．初始系统总动量为0，由动量守恒可知两个光子总动量为0，并非，故C错误； D．光子动量满足 解得波长，并非，故D错误。 故选B。 15．（2025年高考天津卷物理真题）许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有衰变也有衰变。下列说法正确的是（　　） A．元素发生衰变后质量数增加 B．衰变过程中存在质量亏损 C．低温会增大放射性元素的半衰期 D．衰变说明原子核内存在电子 【答案】B 【详解】A．α衰变会释放出氦核（质量数4），母核质量数减少4，故A错误； B．衰变释放能量，根据质能方程，总质量减少（质量亏损），故B正确； C．半衰期由核内部结构决定，与温度无关，故C错误； D．β衰变的电子是中子转化为质子时产生的，并非核内原有电子，故D错误。 故选B。 16．（2025年高考北京卷物理真题）自然界中物质是常见的，反物质并不常见。反物质由反粒子构成，它是科学研究的前沿领域之一。目前发现的反粒子有正电子、反质子等；反氢原子由正电子和反质子组成。粒子与其对应的反粒子质量相等，电荷等量异种。粒子和其反粒子碰撞会湮灭。反粒子参与的物理过程也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守恒。下列说法正确的是（　　） A．已知氢原子的基态能量为，则反氢原子的基态能量也为 B．一个中子可以转化为一个质子和一个正电子 C．一对正负电子等速率对撞，湮灭为一个光子 D．反氘核和反氚核的核聚变反应吸收能量 【答案】A 【详解】A．氢原子基态能量由电子与质子决定。反氢原子由正电子和反质子构成，电荷结构相同，能级结构不变，基态能量仍为，故A正确； B．若中子衰变（β+衰变）生成质子、正电子，不符合电荷数守恒，故B错误； C．正负电子对撞湮灭时，总动量为零，需产生至少两个光子以保证动量守恒。单个光子无法满足动量守恒，故C错误； D．核聚变通常释放能量（如普通氘核、氚聚变）。反氘和反氚核聚变遵循相同规律，应释放能量而非吸收，故D错误。 故选A。 17．（2025年高考湖南卷物理真题）关于原子核衰变，下列说法正确的是（　　） A．原子核衰变后生成新核并释放能量，新核总质量等于原核质量 B．大量某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间，为该元素的半衰期 C．放射性元素的半衰期随环境温度升高而变长 D．采用化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期 【答案】B 【详解】A．原子核衰变时释放能量，根据质能方程，总质量会减少，新核总质量小于原核质量，故A错误； B．半衰期定义为大量放射性原子核半数发生衰变所需的时间，题干中强调“大量”，符合定义，故B正确； C．半衰期由原子核内部结构决定，与温度无关，故C错误； D．半衰期不受化学方法影响，因化学变化不改变原子核性质，故D错误。 故选B。 18.（2025年高考安徽卷物理真题）2025年4月，位于我国甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳定运行，标志着人类在第四代核电技术上迈出关键一步。该技术利用钍核（）俘获x个中子（），共发生y次衰变，转化为易裂变的铀核（），则（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据题意可知，钍核每俘获1个中子质量数加1，电荷数不变，每发生一次衰变，质量数不变，电荷数加1，钍核变成铀核，质量数加1，电荷数加2，则俘获1个中子，发生次衰败，即， 故选B。 19.（2025年高考河南卷物理真题）由于宇宙射线的作用，在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素和。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以研究大气环境的变化。已知和的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中，研究人员发现和的总原子个数经过106天后变为原来的，则采集时该高度的大气中和的原子个数比约为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设采集时大气中有x个原子和y个原子，由于的半衰期为139万年，故经过106天后原子的衰变个数可以忽略不计，的半衰期为53天，故经过106天后剩余数量为，故可得 解得 故选B。 20.（2025年高考云南物理真题）2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为，则（   ） A．X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的 B．X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的 C．X为质子，是由核内中子转化而来的 D．X为中子，是由核内质子转化而来的 【答案】A 【详解】根据质量数和电荷数守恒有 可知X为电子，电子是在核内中子转化为质子的过程中产生的。 故选A。 21．（2025年高考湖北卷物理真题T1--4变式题） PET（正电子发射断层成像）是核医学科重要的影像学诊断工具，其检查原理是将含放射性同位素（如：）的物质注入人体参与人体代谢，从而达到诊断的目的。的衰变方程为，其中是中微子。已知的半衰期是110分钟。下列说法正确的是（   ） A． X为 B．该反应为核聚变反应 C．1克经110分钟剩下0.5克 D．该反应产生的在磁场中会发生偏转 【答案】C 【详解】A．根据质量数与电荷数守恒可知，该物质为，故A错误； B．核聚变是轻核结合成重核的过程（如氢弹原理）。本题中的衰变是单个原子核自发转变为另一种原子核，属于放射性衰变（具体为衰变），而非核聚变，故B错误； C．1g该物质经过110min即一个衰变周期，则有一半发生衰变，该物质质量变为0.5g，故C正确； D．不带电，在磁场中不偏转，故D错误。 故选C。 22．（2025年高考海南卷物理部分真题（1-6,14-18题））海南昌江核电示范项目“玲珑一号”是中国自主研发的全球首个陆上商用模块化小型核反 应堆，其中发生的一个核反应方程为，则为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据质量数守恒和核电荷数守恒可知X是。 故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题十七 近代物理 知识点1　光电效应 1. 基本概念 (1) 光电效应现象：光照射到金属板上，有电子从金属板表面逸出的现象。 这些电子又称为“光电子”，其本质是电子，带负电。 (2) 逸出功：光电子从金属板表面逸出时，克服阻力做的功叫逸出功，逸出功的大小只由金属材料决定。 (3) 光电效应方程： 由爱因斯坦提出，其中为普朗克常量，为光的频率。 (4) 截止频率（极限频率） 1　 定义：恰好能使金属板发生光电效应时入射光的频率。 2　 大小： 3　 推导： ，可得。 (5) 发生光电效应的条件：入射光频率不小于截止频率，即。 2. 光电效应电路解读 (1) 电路图 1　 电压表测量对象：A、K两极板间电压，由a、b两点电势差决定。 2　 电流表测量对象：光电流的大小。（光电流指的是光电子定向移动形成的电流） 3　 用光照射K板，若K板能发生光电效应，在图示状态下，此时电流表有示数。 4　 滑动变阻器：左侧接电源负极，电势低；右侧接电源正极，电势高。 (2) 加正向电压 1　 正向电压：光电子在两板间做加速运动。 K板电势低于A板电势，即k板带负电，A板带正电。 2　 效果：对光电流有促进作用（↑）。 3　 饱和光电流：正向电压增大（滑片向右移）时，电流表示数增大，但最终会趋于 一个稳定值，这个稳定值称为饱和光电流。 4　 饱和光电流的大小只与光照强度有关，光照强度越大，饱和光电流越大。 (3) 加反向电压 1　 反向电压：光电子在两板间做减速运动。 K板电势高于A板电势，即K板带正电，A板带负电。 2　 效果：对光电流有抑制作用（↓）。 3　 遏止电压（Uc）：反向电压增大（滑片向左移）时，电流表示数减小。 当电流表示数恰好减为0时，此时的电压称为遏止电压。 4　 电流表示数恰好为0，说明恰好没有光电子能够到达A板，即到达A板前恰好减速为0。 可对光电子列动能定理：，即。 5　 遏止电压的大小：，只与光照频率、金属板材料有关。 (4) 光电效应中电流表无示数的原因 1　 未发生光电效应，即入射光频率小于截止频率。 2　 发生了光电效应，但所加电压为反向电压且电压值不小于遏止电压，光电流被完全抑制。 知识点2 原子结构 1. 对原子结构的探究 (1) 汤姆生：通过阴极射线管发现电子，提出“枣糕”模型； (2) 卢瑟福 1　 通过粒子散射实验，提出核式结构模型； 2　 通过粒子轰击氮原子核，发现质子，预言中子的存在。本次试验是人类历史上首次实现人工核转变。 (3) 査德威克：证实中子存在。 (4) 玻尔：提出玻尔理论，包含轨道假设和能级假设。 2. 氢原子的跃迁 (1) 基本概念 1　 定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些能量状态称为定态。 2　 基态：能量最低的状态（n=1）叫做基态。 3　 激发态：除基态之外，其他能量状态统称为激发态，具有不稳定性，原子会自发地向基态转变。 4　 轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动一一对应。原子的定态是不连续的，所以电子绕核运动的可能轨道也是不连续的。 5　 跃迁：原子由一种定态向另一种定态转变的过程叫做跃迁。 (2) 氢原子从低能级向高能级跃迁 1　 方式：吸收光子或者实物粒子的能量。 2　 吸收光子的能量： 3　 吸收实物粒子的能量： 4　 氢原子向高能级跃迁时，电子轨道半径变大，动能变小，电势能变大，总能量变大。 (3) 氢原子从高能级向低能级跃迁 1　 方式：辐射光子。 2　 辐射光子的能量： 3　 产生的光子种类： 若有一群处于n能级的氢原子向低能级跃迁，最多能产生 种不同频率的光； 若有一个处于n能级的氢原子向低能级跃迁，最多能产生种不同频率的光。 知识点3 原子核衰变 1. 基本概念 (1) 天然放射现象：原子核不稳定，会自发的放出α射线或β射线的现象，说明原子核内部存在复杂结构。 该现象由贝克勒尔发现。 (2) 放射性：物质发射某种看不见的射线的性质。 (3) 放射性元素：具有放射性的元素。 (4) α粒子：本质是氦原子核，符号，带2个单位正电荷。 (5) β粒子：本质是电子，符号，带1个单位负电荷。 (6) 质子：符号，带1个单位正电荷。 (7) 中子：符号，不带电。 2. α衰变 (1) 定义：原子核自发放出α粒子。 (2) 衰变方程：,不可以写为“=”，质量不守恒。 (3) 本质方程：。 每发生一次α衰变，原子核就会失去两个质子、两个中子，在元素周期表中的位置会向前移两位。 3. β衰变 (1) 定义：原子核自发放出β粒子。 (2) 衰变方程：,不可以写为“=”，质量不守恒。 (3) 本质方程：，电子逃离原子核，所以β衰变放出的电子来源于核内。 每发生一次β衰变，原子核就会失去一个中子，得到一个质子，在元素周期表中的位置会向后移一位。 4. 半衰期 (1) 定义 ：某种元素的大量原子核有半数发生衰变所需的时间。 (2) 意义：每经过一次半衰期，剩余该元素原子核质量变为原来的一半。 (3) 特别注意 1　 半衰期只针对大量原子核有意义，即描述它的量只能用g或者mol作为单位；以个计数，不算大量。 2　 原子核半衰期只由其内部结构决定，与其所处的物理、化学状态无关（如：温度，化合物类别）。 知识点4 核能 1. 结合能 (1) 定义：核子结合成原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量。 (2) 比结合能 1　 定义：结合能和核子数的比值，也称平均结合能； 2　 意义：比结合能越大，原子核越稳定。 2. 重核裂变（链式反应） (1) 定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击，分裂成几个质量数较小的原子核的过程。 (2) 反应方程：（不唯一） (3) 应用：原子弹、核力发电 3. 轻（氢）核聚变（热核反应） (1) 定义：两个轻核结合成质量较大的原子核的反应过程。 (2) 反应方程：（唯一） (3) 应用：氢弹、太阳上的核反应 4. 爱因斯坦质能方程 5. 核转变和结合能 不论是α衰变、β衰变、核裂变还是核聚变，生成的新核比结合能一定大于旧核。在整个过程中，质量数守恒，电荷数守恒，但是质量不守恒，要发生质量亏损，放出能量。 1、 光电效应 1．（2026·山西忻州·模拟预测）如图甲所示，光电管阴极为某金属材料，实验小组通过图甲中的电路来探究该金属的遏止电压与入射光频率的关系，并作出了的关系图像如图乙所示。已知普朗克常量，下列说法正确的是（    ） A．图甲中端应与电源的正极相连 B． C．用能量子为的光照射阴极，金属上会有光电子逸出 D．用频率为的光照射阴极，当电压表示数为时，电流表示数为0 2.（2026·浙江绍兴·三模）图甲是研究光电效应的实验电路图，其中阴极接滑动变阻器的中点，阳极接滑动变阻器的滑臂。用各种频率的单色光照射金属，得到如图乙所示的图像。已知，，，则（　　） A．滑臂向端移动才可能使电流表示数为0 B．入射光子的波长应大于 C．该金属的逸出功为 D．电压表示数时，若入射的单色光，产生光电子的德布罗意波长一定小于 3．（2026·湖南长沙·二模）1887年，赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的间隙如果受到光照，就更容易产生火花，这就是最早发现的光电效应，这一现象引起许多物理学家的关注和研究，并得出了许多规律，但是按照光的电磁理论，唯一能够解释的是（　　） A．不管光的强度如何，只要光的频率足够大，电子都可以获得足够能量从而逸出表面，即存在截止频率 B．对于一定频率的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多 C．入射光的频率越大，光电子的初动能越大，所以遏止电压与入射光的频率有关 D．无论入射光的强度怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流，即光电效应几乎是瞬时发生的 4．（25-26高三下·山西太原·阶段检测）某金属在一束波长为的单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．单色光的频率为 B．单色光的光子能量为 C．金属的逸出功为 D．金属的极限频率为 5．（2026·四川绵阳·一模）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（     ） A．逸出光电子的最大初动能为 B．从跃迁到放出的光子，动量最小 C．有3种频率的光子，能使金属钠产生光电效应 D．用光子能量为10.2 eV的光照射时，不能使处于基态的氢原子电离 6.(多选)（2026·陕西咸阳·模拟预测）如图所示是工业生产中大部分光电控制设备（如夜亮昼熄的路灯）用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成。当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是（     ）。 A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大 B．增大绿光照射强度，电路中的光电流增大 C．改用波长比绿光波长长的光照射光电管阴极K时，电路中可能有光电流 D．改用频率比绿光频率高的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流 7．（2026·江苏扬州·模拟预测）如图为氦离子（He+）的能级示意图，一群处于n=2能级的He+在向低能级跃迁过程中向外发出光子，照射到金属钨的表面。已知钨的逸出功为4.54eV。求： (1)处于n=2能级的He+自发跃迁发出光子的能量E； (2)从钨板表面逸出光电子的最大初动能Ek。 8．（2026·江苏镇江·一模）如图所示，光电管的阴极用某种金属制成，闭合开关S，用发光功率为的激光光源直接照射阴极时，产生了光电流。移动变阻器的滑片，当光电流恰为零时，电压表的示数为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为，电子电荷量为，真空中的光速为，求： (1)激光的光子频率； (2)激光光源单位时间内产生的光子数。 2、 原子结构 1．（2026·河北衡水·模拟预测）下列关于原子和原子核的说法正确的是（     ） A．贝克勒尔发现天然放射现象，其中射线来自原子最外层的电子 B．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的 C．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子的核式结构模型 D．汤姆孙发现电子使人们认识到原子内部是有结构的 2.（2026·天津宝坻·三模）下列说法正确的是（     ） A．电子的发现说明原子核具有内部结构 B．α粒子散射实验表明原子核的体积很小 C．β衰变放出的电子说明原子核内存在电子 D．核反应前后电荷数守恒且质量守恒 3．（2026·天津北辰·二模）下列实验或现象中，揭示了原子核具有内部结构的是（　　） A．汤姆孙发现电子 B．卢瑟福的α粒子散射实验 C．光电效应实验 D．发现天然放射现象 4．（2026·北京昌平·二模）α粒子散射实验现象揭示了（　　） A．电子的存在 B．原子的核式结构 C．质子的存在 D．原子核可以再分 5．（2026·山东青岛·三模）卢瑟福及其团队通过粒子散射实验构建起原子的核式结构模型，该实验还可以估算金原子核的半径。如图为粒子散射图景，已知放射源发出的粒子初动能为，粒子在金原子核所产生电场中具有的电势能，式中为粒子到金原子核中心的距离，由此估算金原子核半径为（     ） A． B． C． D． 6．（2026·湖南衡阳·模拟预测）下列说法正确的是（     ） A．卢瑟福的α粒子散射实验说明原子核有复杂的结构 B．玻尔认为氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径是连续的 C．普朗克测量了光电效应中几个重要的物理量，为爱因斯坦的光电效应理论提供了直接的实验证据 D．我国物理学家吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性 7.（2026·贵州·模拟预测）2025年，我国首次实现空间碱土金属原子的激光冷却，为高精度空间光学钟的研制提供了坚实基础。已知某原子吸收激光光子后从能量为的基态跃迁到能量为的激发态，激发态的原子会自发辐射回到基态，则原子从能量为的激发态跃迁到能量为的基态释放的光子的波长为（     ） A． B． C． D． 8．（2026·湖北武汉·模拟预测）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（     ） A．有种频率的光子能使金属钠产生光电效应 B．跃迁到放出的光子动量最大 C．逸出光电子的最大初动能为12.09eV D．处于的氢原子至少需要吸收的光子才能电离 9．（2026·河北衡水·模拟预测）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c，下列说法正确的是（     ） A．用同一装置做单缝衍射实验，三种频率为、、的光中频率为的光中央亮条纹最宽 B．若氢原子从能级跃迁至能级，辐射出光子的频率 C．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为 D．频率为的光，其动能为 三、原子核 1.（2026·湖北十堰·三模）庆祝中国海军成立77周年宣传片中，“19岁的何剑”引起大家关注，这预示着中国第一艘核动力航母即将问世。目前核动力航母使用的核反应材料主要是铀，其反应方程为：以下说法中正确的是（     ） A．该反应属于原子核的衰变 B．式中的x是质子 C．该反应也叫热核反应 D．和的比结合能比的大 2．（2026·江苏扬州·模拟预测）2025年3月，我国科学家发布全球首款基于碳-14同位素的核电池“烛龙一号”的样机。碳-14的衰变方程为，其半衰期约为5730年。下列说法正确的是（     ） A．衰变的实质为 B．的比结合能大于 C．该衰变过程吸收能量 D．若核电池中的碳-14含量变为原来的25%就不能正常供电，则该电池的使用寿命约为2865年 3.（2026·福建福州·模拟预测）“钴60”（）衰变时释放的射线，广泛应用于工业、农业、医疗、科学研究和教育等领域。已知钴60的衰变方程为，下列说法正确的是（     ） A．X来自钴60原子核外 B．X比射线电离能力弱 C．40个“钴60”原子核，经过2个半衰期还剩10个 D．核的平均结合能比小 4．（2026·甘肃嘉峪关·二模）关于下面四个装置说法正确的是（     ） A．实验可以说明粒子的贯穿本领很强 B．实验现象可以用爱因斯坦的质能方程解释 C．是利用射线来监控金属板厚度的变化 D．进行的是核裂变反应 5.(多选)（2026·天津河西·模拟预测）2025年6月26日，中国科学院主导的国际合作空间科学卫星“天关”成功捕捉到一个编号为的转瞬即逝的宇宙射线信号。射线是原子核外电子跃迁产生的，下列说法正确的是（    ） A．核反应是衰变 B．射线和射线都是电磁波，但它们的产生机理不同 C．射线是高速电子流，其穿透能力比射线强 D．在云室中，能清晰看到、、射线的径迹 一、光电效应 1．（2026年高考云南卷物理高考真题（网络收集版））云南省锡、铟等有色金属储量丰富。已知锡和铟的逸出功分别为和，若用光子能量为的紫外线分别照射这两种金属，则（     ） A．只有锡能发生光电效应 B．只有铟能发生光电效应 C．锡和铟都能发生光电效应 D．锡和铟都不能发生光电效应 2．（2026年高考湖北卷物理高考真题（网络收集版））光伏产业已发展成为我国新能源三大名片之一。太阳能电池发电时，材料原子中的电子被光子激发（这也是一种光电效应），激发后的电子向电池负极移动、形成一个持续的电动势。关于太阳能电池，下列说法正确的是（   ） A．任何频率的光均可使太阳能电池发电 B．太阳光的能量可以全部转化为电池的电能 C．太阳能电池在多云的白天，仍然可以发电 D．太阳能电池发电的功率与太阳光的照射方向无关 3．（2025年高考浙江卷（6月）物理真题）光子能量，式中是光子的频率，h是普朗克常量。h的单位是（　　） A． B． C． D．m 4（2025年高考广西卷物理真题）已知金属铷、钾、钠、钙的逸出功分别为2.13eV、2.25eV、2.29eV、3.20eV．用光子能量为2.20eV的单色光照射这些金属的表面，能逸出光电子的金属是（   ） A．铷 B．钾 C．钠 D．钙 5.（多选）（2026年高考河南卷物理高考真题（网络收集版））不同材料的金属板M、N的逸出功分别为和。用波长为的光照射，M、N均能发生光电效应，出射光电子的最大初动能分别为和；改用波长为的光照射，仅M能发生光电效应，出射光电子的最大初动能为。则（     ） A． B． C． D． 6.（2025年高考江苏卷5，12，15题）江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为，普朗克常量为h。 (1)求该金属的截止频率； (2)若频率为的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能。 二、原子结构 7．（2026年高考江苏卷物理高考真题（网络收集版））氢原子基态轨道的能量为E1，激发态轨道的能量为E2，已知普朗克常量为h。则电子从该激发态跃迁至基态轨道释放的光子频率为（   ） A．E1 B．E2 C． D． 8．（2025年高考浙江卷（6月）物理真题）一束粒子撞击一静止的金原子核，它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆。已知静电力常量，元电荷，金原子序数为79，不考虑粒子间的相互作用，则（　　） A．沿轨迹1运动的粒子受到的库仑力先做正功，后做负功 B．沿轨迹2运动的粒子到达P时动能为零、电势能最大 C．位于图中虚线圆周上的3个粒子的电势能不相等 D．若粒子与金原子核距离为，则库仑力数量级为 9．（2025年高考重庆卷物理真题（1-11，15题））在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为P。普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．光子的波长为 B．该原子吸收光子后质量减少了 C．该原子吸收光子后德布罗意波长为 D．一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态 10．（2025年高考甘肃卷物理13、15试题）利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。离子相对基态的能级图（设基态能量为0）如图所示。用电子碰撞离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为，则离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为（　　） A．能级 B．能级 C．能级 D．能级 三、原子核 11．（2026年高考江苏卷物理高考真题（网络收集版））已知某种元素的半衰期为39万年，一群该元素对应的粒子的原始质量为m0，经历13万年后该粒子的质量剩余m1，则下列关于剩余的该粒子质量随时间变化的图像正确的是（   ） A． B． C． D． 12.（2026年高考湖北卷物理高考真题（网络收集版））2025年6月，我国成功掌握商用堆生产钇90（）玻璃微球的技术，可实现批量化生产。在核反应堆中，由核反应生成、则（   ） A．X是质子 B．X是电子 C．a = 90 D．b = 0 13．（2026年高考湖南卷物理高考真题（网络收集版））关于原子核衰变，下列说法正确的是（   ） A．原子核发生α衰变时，电荷数增大 B．原子核发生α衰变时，质量数增大 C．衰变产生的α粒子穿透能力强，可以穿透几厘米厚的铅板 D．理论研究表明，（氡核）可能在一次衰变过程中放出两个α粒子，则其衰变方程为 14．（2026年高考陕晋青宁卷物理高考真题（网络收集版））正电子 与电子湮灭产生的光子是探测中微子的重要信号。一个静止的正电子与一个静止的电子湮灭转化为两个光子，该过程动量和能量都守恒。已知正电子与电子的质量均为，光速为，普朗克常量为，则这两个光子（     ） A．总能量为 B．频率均为 C．总动量为 D．波长均为 15．（2025年高考天津卷物理真题）许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有衰变也有衰变。下列说法正确的是（　　） A．元素发生衰变后质量数增加 B．衰变过程中存在质量亏损 C．低温会增大放射性元素的半衰期 D．衰变说明原子核内存在电子 16．（2025年高考北京卷物理真题）自然界中物质是常见的，反物质并不常见。反物质由反粒子构成，它是科学研究的前沿领域之一。目前发现的反粒子有正电子、反质子等；反氢原子由正电子和反质子组成。粒子与其对应的反粒子质量相等，电荷等量异种。粒子和其反粒子碰撞会湮灭。反粒子参与的物理过程也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守恒。下列说法正确的是（　　） A．已知氢原子的基态能量为，则反氢原子的基态能量也为 B．一个中子可以转化为一个质子和一个正电子 C．一对正负电子等速率对撞，湮灭为一个光子 D．反氘核和反氚核的核聚变反应吸收能量 17．（2025年高考湖南卷物理真题）关于原子核衰变，下列说法正确的是（　　） A．原子核衰变后生成新核并释放能量，新核总质量等于原核质量 B．大量某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间，为该元素的半衰期 C．放射性元素的半衰期随环境温度升高而变长 D．采用化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期 18.（2025年高考安徽卷物理真题）2025年4月，位于我国甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳定运行，标志着人类在第四代核电技术上迈出关键一步。该技术利用钍核（）俘获x个中子（），共发生y次衰变，转化为易裂变的铀核（），则（　　） A． B． C． D． 19.（2025年高考河南卷物理真题）由于宇宙射线的作用，在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素和。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以研究大气环境的变化。已知和的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中，研究人员发现和的总原子个数经过106天后变为原来的，则采集时该高度的大气中和的原子个数比约为（　　） A． B． C． D． 20.（2025年高考云南物理真题）2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为，则（   ） A．X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的 B．X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的 C．X为质子，是由核内中子转化而来的 D．X为中子，是由核内质子转化而来的 21．（2025年高考湖北卷物理真题T1--4变式题） PET（正电子发射断层成像）是核医学科重要的影像学诊断工具，其检查原理是将含放射性同位素（如：）的物质注入人体参与人体代谢，从而达到诊断的目的。的衰变方程为，其中是中微子。已知的半衰期是110分钟。下列说法正确的是（   ） A． X为 B．该反应为核聚变反应 C．1克经110分钟剩下0.5克 D．该反应产生的在磁场中会发生偏转 22．（2025年高考海南卷物理部分真题（1-6,14-18题））海南昌江核电示范项目“玲珑一号”是中国自主研发的全球首个陆上商用模块化小型核反 应堆，其中发生的一个核反应方程为，则为（　　） A． B． C． D． 学科网（北京）股份有限公司 $